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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
江鈴15米三節(jié)臂高空作業(yè)車改裝設(shè)計(jì)
（液壓、支腿系統(tǒng)）
院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 07-10班
學(xué)生姓名： 郭世琦
指導(dǎo)教師： 齊曉杰
職 稱： 教 授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Jiangling 15 meters three arms aloft Working car modification design
(hydraulic pressure, a leg system)
Candidate： Guo Shiqi
Specialty： Vehicle Engineering
Class： B07-10
Supervisor： Prof. Qi Xiaojie
Heilongjiang Institute of Technology
2006-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1高空作業(yè)車的發(fā)展概況 1
1.1.1概況 1
1.1.2 國(guó)外趨勢(shì)與動(dòng)向 2
1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法 3
1.2.1 現(xiàn)狀 3
1.2.2 差距 4
1.2.3 液壓系統(tǒng)及液壓原理分析 4
1.3 設(shè)計(jì)部分與要求 4
1.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 4
1.3.2 設(shè)計(jì)目標(biāo) 5
1.3.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 5
1.4 設(shè)計(jì)技術(shù)路線 6
第2章 高空作業(yè)車總體結(jié)構(gòu)及參數(shù)確定 7
2.1高空作業(yè)車總體結(jié)構(gòu) 7
2.1.1工作裝置 7
2.1.2動(dòng)力裝置 8
2.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定 8
2.2.1作業(yè)高度、幅度、速度 8
2.2.2液壓缸基本參數(shù)確定 9
第3章 高空作業(yè)車副車架設(shè)計(jì) 13
3.1副車架主要尺寸設(shè)計(jì) 13
3.2副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核 13
第4章 液壓支腿設(shè)計(jì) 20
4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
4.1.1 支腿的選型 20
4.1.2 支腿跨距的確定 22
4.2 力學(xué)計(jì)算 支腿的壓力計(jì)算 26
4.3支腿液壓缸設(shè)計(jì) 29
4.3.1打開(kāi)支腿 29
4.3.2 最大載荷時(shí)支腿力的計(jì)算 30
4.3.3 液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算 31
4.3.4 液壓缸缸筒壁厚和外徑計(jì)算 31
4.3.5 液壓缸活塞桿直徑 32
4.3.6 液壓缸活塞桿強(qiáng)度校核 32
4.3.7 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性校核 33
第5章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35
5.1回路設(shè)計(jì) 35
5.1.1 動(dòng)臂的回路設(shè)計(jì)（變幅機(jī)構(gòu)） 35
5.1.2 回轉(zhuǎn)臺(tái)回路設(shè)計(jì) 36
5.1.3 支腿回路油設(shè)計(jì) 37
5.1.4 液壓油路總圖設(shè)計(jì) 38
5.2 液壓元件的選擇 39
5.2.1 液壓馬達(dá)計(jì)算： 39
5.2.2 液壓泵的選擇 43
5.2.3 管路選擇 45
5.2.4 油液選用 46
5.2.5 控制閥的選擇 46
5.4 油箱的設(shè)計(jì) 47
結(jié)論 49
參考文獻(xiàn) 51
致謝 52
附錄 53
附錄A 54
附錄B 59
摘 要
文中主要對(duì)江鈴JX1060TSG23型15米三節(jié)臂高空作業(yè)車的二類底盤(pán)的選型和整體布置、動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)分析、工作裝置設(shè)計(jì)分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，最后進(jìn)行整車穩(wěn)定性校核。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù)的要求，其設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)高空作業(yè)車的質(zhì)量要求，確定支腿的結(jié)構(gòu)方案，然后確定汽車及車輛液壓控制系統(tǒng)。
在設(shè)計(jì)說(shuō)明中，首先對(duì)升降機(jī)不同結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了比較，得出了設(shè)計(jì)方案，然后對(duì)負(fù)載進(jìn)行分析計(jì)算，選擇確定了整車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后根據(jù)負(fù)載和使用狀況進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
文中主要完成的是JX1060TSG23高空作業(yè)車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓回路設(shè)計(jì)及傳動(dòng)裝置工作裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車；動(dòng)力傳動(dòng)裝置；工作裝置；控制系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；液壓支腿.
ABSTRACT
Focuses on JX1060TSG23 aerial second class chassis selection and the overall layout, power transmission equipment design analysis, work equipment design analysis and control system design and analysis, the last vehicle stability check.
According to design requirements and technical parameters of the requirements, design ideas are as follows: under the aerial lift vehicle quality requirements, to determine the structure of the lift program, and then determine the vehicle chassis and the overall layout and control system.
In the design specification, the first lift programs with different structures are compared, obtained design program, then loads analysis and calculation, select the vehicle to determine the structural parameters and based load and use the situation to the hydraulic system design.
In the main text to complete the JX1060TSG23 Aerial overall structural design, hydraulic circuit design and gear detailed design of working device.
Key words: Aerial work car; Power transmission device; Work device; Control system; Hydraulic system; Hydraulic a leg.
I
第1章 緒 論
1.1高空作業(yè)車的發(fā)展概況
1.1.1概況
高空作業(yè)機(jī)械是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。盡管我國(guó)在高空作業(yè)車設(shè)計(jì)制造上取得了一些成績(jī)，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機(jī)械同國(guó)外同類型高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相比仍有一定差 ,主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時(shí)微動(dòng)性能差等問(wèn)題。高空作業(yè)車在世界上已有近四十年的發(fā)展歷史，現(xiàn)已形成一個(gè)完整的專用產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)體系。如美國(guó)的CROVE(格洛夫)、GENIE(吉尼)、英國(guó)的COLES (西蒙)， 意大利的RICO (利高)，芬蘭的BRONTO(布朗托)公司等，并且它們各有側(cè)重，如BRONTO側(cè)重于高空消防車系列，COLES側(cè)重于車載高空作業(yè)平臺(tái)等。高空作業(yè)車發(fā)展到現(xiàn)在，其作業(yè)高度最高已到達(dá)72m(BRONTO公司生產(chǎn))，作業(yè)車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡(jiǎn)單的直接性等方面都有較大提高，而且隨著電子計(jì)算機(jī)的普及和發(fā)展以及機(jī)、電、液一體化研究的進(jìn)展，國(guó)外各大公司競(jìng)相采用電腦(電子)操控系統(tǒng)，提高整機(jī)性能，減少整機(jī)液壓元件的使用，減小整機(jī)體積及重量，提高操控的靈敏度。
在我國(guó)，雖然對(duì)高空作業(yè)車的研制、生產(chǎn)起步較晚，但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高空作業(yè)車的使用面、服務(wù)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，現(xiàn)正處于較快的發(fā)展階段，特別是各生產(chǎn)廠家積極引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)新品種，提高產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量水平，已有部分達(dá)到或接近國(guó)際同類產(chǎn)品的水平。如浦沅集團(tuán)公司已能生產(chǎn)作業(yè)高空6m到60m共12種規(guī)格近30個(gè)品種的高空作業(yè)車，杭州園林機(jī)械廠引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，在近幾年內(nèi)開(kāi)發(fā)出適合國(guó)內(nèi)用戶需要的l0多個(gè)新品種，能生產(chǎn)26m 內(nèi)的各種絕緣及通用高空作業(yè)車，形成年產(chǎn)350臺(tái)以上的生產(chǎn)能力，占有國(guó)內(nèi)中小高度高空作業(yè)車市場(chǎng)50％左右的份額，并有部分產(chǎn)品出口；撫順起重機(jī)總廠錦州重型機(jī)械股份有限公司和徐州重型機(jī)械廠針對(duì)國(guó)內(nèi)大高度消防救援作業(yè)車依賴進(jìn)口狀況，先后開(kāi)發(fā)了30m 以上的高空消防作業(yè)車，產(chǎn)銷良好，深受用戶歡迎；徐工集團(tuán)生產(chǎn)非常適合路燈、隧道維護(hù)使用的20m 以內(nèi)的高空作業(yè)車，并完成了53m大高度高空消防車的研制。有關(guān)專家預(yù)測(cè)，我國(guó)高空作業(yè)車在未來(lái)幾年仍將保持較高的產(chǎn)銷增長(zhǎng)率，特別是大中城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)等方面的需求增長(zhǎng)更快。
然而現(xiàn)階段我國(guó)高空作業(yè)車發(fā)展中還存在許多問(wèn)題：1、大多數(shù)廠家產(chǎn)品單一，型號(hào)老化，產(chǎn)量小，企業(yè)規(guī)模小；2、部分企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力較差，技術(shù)儲(chǔ)備明顯不足，市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)范圍窄，企業(yè)效益差；3、國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)材料的質(zhì)量參差、研發(fā)水平又較低，基礎(chǔ)零部件配套水平較差，許多原材料依賴進(jìn)口；4、基礎(chǔ)零部件配套廠家少，規(guī)格品種少，產(chǎn)品質(zhì)量、性能可靠性不高，不穩(wěn)定；5、專業(yè)化、機(jī)械化生產(chǎn)水平低，工藝落后，裝配水平較低；6、主機(jī)(底盤(pán))型號(hào)單一，不能滿足生產(chǎn)廠的組裝要求，直接影響新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；7、產(chǎn)品的售后服務(wù)水平較差，缺乏專業(yè)的檢測(cè)和維修設(shè)備，維修人員專業(yè)技能不足，未形成善的售后服務(wù)體系；8、對(duì)高空作業(yè)車等專用車的管理上，有關(guān)政策滯后，不利于特種高空作業(yè)車的小批量改裝、生產(chǎn)。
為了適應(yīng)我國(guó)高空作業(yè)車發(fā)展的需求，筆者認(rèn)為，要著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，走規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、集約化、產(chǎn)品配套化、系列化的道路；要盡快地培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，要建立一套適合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)體系和質(zhì)量體系， 在高空作業(yè)機(jī)械國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(TC214)已有的標(biāo)準(zhǔn)范圍之外，建立適合我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量體系，以防止國(guó)外技術(shù)壟斷；各廠家要做到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，在研發(fā)上與高校及專業(yè)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合研發(fā)，加快相關(guān)產(chǎn)品的研制和研究成果的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免各自為營(yíng)的現(xiàn)象；要能帶動(dòng)國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)零件配套產(chǎn)品的發(fā)展，使之形成完整的生產(chǎn)體系、配套體系，同時(shí)，形成幾家在技術(shù)力量、產(chǎn)品質(zhì)量、人才儲(chǔ)備上能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的配套件生產(chǎn)廠家。
尤其在現(xiàn)階段， 筆者認(rèn)為要優(yōu)先做好以下產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)：l、建筑用自行式作業(yè)平臺(tái)和蜘蛛式作業(yè)平臺(tái)；2、帶電作業(yè)(10KV 以上)的絕緣高空作業(yè)車；3、25m 以上多功能消防救援高空作業(yè)車；4、室內(nèi)外輕型作業(yè)平臺(tái)；5、大作業(yè)幅度平臺(tái)及新型多功能高空作業(yè)車；6、高空作業(yè)機(jī)械的自動(dòng)控制和安全保護(hù)技術(shù)的研制；7、機(jī)、電、液一體化技術(shù)在高空作業(yè)車上的應(yīng)用。
1.1.2 國(guó)外趨勢(shì)與動(dòng)向
國(guó)外高空作業(yè)機(jī)械屬新興行業(yè)，是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。目前，專業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)機(jī)械的公司比較少。近年來(lái)，由于汽車起重機(jī)銷售量下降及市場(chǎng)平淡，一批汽車起重機(jī)制造公司，相繼發(fā)展高空作業(yè)機(jī)械，但總計(jì)年產(chǎn)量仍不能滿足市場(chǎng)需求，正處于發(fā)展時(shí)期。
國(guó)外高空作業(yè)機(jī)械，發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提高。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，一般都有專門(mén)的跨國(guó)公司和集團(tuán)主營(yíng)和兼營(yíng)高空作業(yè)機(jī)械，如美國(guó)GROVE公司(格魯夫)和(吉尼公司)、英國(guó)COLES公司、ST-MON公司(西蒙)、意大利RICO(利高)、芬蘭BRONTO公司(波浪濤公司)、日本的多田野和愛(ài)知株式會(huì)社等。高空作業(yè)機(jī)械的底盤(pán)分通用型和專用型，
采用通用汽車底盤(pán)的高空作業(yè)機(jī)械，機(jī)動(dòng)靈活，能快速轉(zhuǎn)移，作業(yè)高度較高，采用專用底盤(pán)的高空作業(yè)機(jī)械，即自行式高空平臺(tái)車，適用于固定場(chǎng)所作業(yè)，具有微動(dòng)行駛，擴(kuò)大作業(yè)半徑等特點(diǎn)。
為了滿足實(shí)際工程的需要，高空作業(yè)車的作業(yè)高度越來(lái)越高，隨之作業(yè)半徑也越來(lái)越大。如西蒙公司S600高度已達(dá)62 m、芬蘭BROTO公司產(chǎn)品最高己達(dá)72 m，自命為“天梯”，高空作業(yè)車的下車、工作斗均采用微機(jī)進(jìn)行操縱。
操作越來(lái)越簡(jiǎn)單可靠，自動(dòng)化程度不斷提高。如GENIE〔吉尼公司)的自行式直臂式高空作業(yè)車、自行式曲臂式高空作業(yè)車、自行式剪型高空作業(yè)車。由于采用自動(dòng)化控制，高空作業(yè)車的微動(dòng)性能好，定位也來(lái)越來(lái)越準(zhǔn)確。
但根據(jù)不同的工況條件，考慮到造價(jià)等原因，拖動(dòng)式和手動(dòng)式很有實(shí)用價(jià)值，目前在一些場(chǎng)所仍被廣泛使用。此類高空作業(yè)車有拖動(dòng)式曲臂高空作業(yè)車和手動(dòng)式物料升降機(jī)。
高空作業(yè)車的發(fā)展主要?jiǎng)酉蚴菍?shí)現(xiàn)六化、三性，以提高高空作業(yè)機(jī)械的適用性。六化: 即液壓化、最優(yōu)化(采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、輕量化(采用高強(qiáng)度材料、減輕構(gòu)件重量)、機(jī)電液一體化(如安全保護(hù)、報(bào)警裝置等)、通用化、系列化。三性:可靠性、安全性和舒適性。
為了滿足高層建筑的復(fù)雜情況，要求人們不斷改進(jìn)舉高車，以適應(yīng)施工、滅火等需要，以及舉高車制造公司間日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)了舉高車技術(shù)的發(fā)展。新技 術(shù) 的 采用，使發(fā)達(dá)國(guó)家80年代的舉高車在性能和安全上有較大的提高，這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:
1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法
國(guó)內(nèi)高空作業(yè)機(jī)械發(fā)展剛剛起步，只有十幾年的發(fā)展歷史，雖然起步晚，由于高空作業(yè)機(jī)械制造企業(yè)的努力，已逐步走向穩(wěn)定的發(fā)展軌道。
1.2.1 現(xiàn)狀
我國(guó)高空作業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)于20世紀(jì)70年代末開(kāi)始起步，發(fā)展較快， 目前生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)已由原來(lái)的幾家迅速增加到40余家，其中與國(guó)外合資或合作生產(chǎn)的企業(yè)有5家。根據(jù)2004年和2005年《中國(guó)工程機(jī)械年鑒》，2003年高空作業(yè)機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值為32139萬(wàn)元，生產(chǎn)各類高空作業(yè)平臺(tái)1906臺(tái)，高空作業(yè)車740臺(tái)；2004年高空作業(yè)機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值為36340萬(wàn)元，生產(chǎn)各類高空作業(yè)平臺(tái)2500臺(tái)，高空作業(yè)車800臺(tái)。行業(yè)幾個(gè)骨干企業(yè)通過(guò)近幾年的技術(shù)改造，其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，形成了各自特色的產(chǎn)品系列，基本能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)高空作業(yè)機(jī)械的需要，企業(yè)的各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步上升，經(jīng)濟(jì)效益也逐年提高。從 80 年 代開(kāi)始撫順起重機(jī)總廠、武漢起重機(jī)廠、四川度巖機(jī)械廠、四川長(zhǎng)江起重機(jī)有限責(zé)任公司、杭州園林機(jī)械廠、北京攀尼高空作業(yè)車有限公司、徐州重型機(jī)械廠等開(kāi)始著手研制高空作業(yè)車和登高平臺(tái)消防車，投放市場(chǎng)。撫順市起重機(jī)總廠生產(chǎn)的CDZ32型登高平臺(tái)消防車已出口泰國(guó)。最近四川長(zhǎng)江起重機(jī)有限責(zé)任公司，研制的QZC5120JGKS25型高空作業(yè)車是最近向推向市場(chǎng)的一種新產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)25m伸縮臂式高空作業(yè)車的空白。
1.2.2 差距
盡管我國(guó)在高空作業(yè)車設(shè)計(jì)制造上取得了一些成績(jī)，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機(jī)械同國(guó)外同類型高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時(shí)微動(dòng)性能差等問(wèn)題。在開(kāi)發(fā)研制過(guò)程中，應(yīng)采取有效措施、試驗(yàn)研究，逐項(xiàng)加以解決，以縮小差距。同時(shí)對(duì)目前存在的技術(shù)關(guān)鍵，有待于組織力量攻關(guān)解決，其關(guān)鍵是電液比例操縱、微動(dòng)性能問(wèn)題，支腿調(diào)平技術(shù)問(wèn)題，數(shù)顯微機(jī)自動(dòng)程序控制以及機(jī)電__航天、導(dǎo)彈發(fā)射等。
綜上所述，在目前的高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進(jìn)高空作業(yè)車的工作性能，開(kāi)發(fā)研制機(jī)動(dòng)靈活、技術(shù)含量高安全、可靠的高空作業(yè)機(jī)械具有重大的意義。
1.2.3 液壓系統(tǒng)及液壓原理分析
一部完整的機(jī)器是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制部分、工作機(jī)(含輔助裝置)組成。原動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。工作機(jī)即完成該機(jī)器之工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤(pán)等。由于原動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原
動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其作用是把原動(dòng)機(jī)輸出功率經(jīng)過(guò)變換后傳遞給工作機(jī)。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常分為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。流體傳動(dòng)是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動(dòng)。它包括液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。
液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)均是以液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式。液壓傳動(dòng)主要是利用液體的壓力能來(lái)傳遞能量；而液力傳動(dòng)則主要是利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞能量。由于液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此，它被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建筑、石油化工、交通運(yùn)輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機(jī)、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時(shí)，也被應(yīng)用到航天航空、海洋開(kāi)發(fā)、核能工程和地震預(yù)測(cè)等各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域。
1.3 設(shè)計(jì)部分與要求
1.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
表1.1 作業(yè)部分主要技術(shù)參數(shù)
最大作業(yè)高度
15米
最大作業(yè)半徑
6米
回轉(zhuǎn)角度
360°
額定平臺(tái)載荷
200kg
操作方式
下操作、上操作可以任意選擇
支腿形式/數(shù)量
H型/4
旋轉(zhuǎn)速度
0-3r/min
兩支臂變幅時(shí)間
起臂：t≤70s
落臂：t≤60s
支腿收放時(shí)間
收支腿：t≤60s
放支腿：t≤60s
1.3.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)
本課題將以江鈴JX1060TSG23高空作業(yè)車為例，對(duì)其進(jìn)行特性分析。建立起數(shù)學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型，然后針對(duì)具體的參數(shù)給出實(shí)例計(jì)算。最終設(shè)計(jì)出一種可以有一定的承載能力，可以用于工程建設(shè)、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修、物業(yè)管理、航空、船舶、石化、電力、影視、市政、園林等許多行業(yè)的高空作業(yè)車。
通過(guò)本課題的研究和設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的流程，加深對(duì)工程機(jī)械的了解，尤其是對(duì)高空作業(yè)設(shè)備的發(fā)展歷史和國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀都有了全面的認(rèn)識(shí)。其中，最為重要的是在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以進(jìn)一步的加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步熟悉液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟。
通過(guò)本課題的研究和設(shè)計(jì)，尤其可以對(duì)液壓泵站的設(shè)計(jì)和制造有一個(gè)較為全面的了解，能夠從中學(xué)會(huì)一些比較簡(jiǎn)單的液壓泵站的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提高了獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
1.3.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)對(duì)折疊臂高空作業(yè)車各項(xiàng)技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)一種折疊臂型式的高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)。根據(jù)折疊型式高空作業(yè)車的使用特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)實(shí)際需求情況，本課題將要研制的是最大作業(yè)高度15米的折疊臂高空作業(yè)車及其液壓系統(tǒng)。作業(yè)車通過(guò)工作臂的舉升能夠?qū)⒐ぷ魅藛T安全送至15米高空進(jìn)行工作，作業(yè)車的作業(yè)半徑不小于8米，可以進(jìn)行 360°的連續(xù)回轉(zhuǎn)。而液壓系統(tǒng)是高空作業(yè)車的主要部分，故重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和相應(yīng)的計(jì)算。
1.4 設(shè)計(jì)技術(shù)路線
如圖1.1所示
調(diào)研、收集資料
完成報(bào)告
確定總體設(shè)計(jì)方案
液壓系設(shè)計(jì)
取力器選擇
二類底盤(pán)的選擇
舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)
支腿選擇設(shè)計(jì)計(jì)
車架選擇
整車機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算分析
校核造型，分析各部件
審查校核
完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
圖1.1設(shè)計(jì)技術(shù)路線框架
第2章 高空作業(yè)車總體結(jié)構(gòu)及參數(shù)確定
2.1高空作業(yè)車總體結(jié)構(gòu)
圖 2.1 折疊臂式高空作業(yè)車
2.1.1 工作裝置
工作裝置為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車不同的運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。高空作業(yè)車一般設(shè)有變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。依靠變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)載人工作斗在兩個(gè)水平和垂直方向的移動(dòng)；依靠平衡機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作斗和水平面之間的夾角保持不變，依靠行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)所。
高空作業(yè)車的工作裝置包括支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺(tái)及其調(diào)平機(jī)構(gòu)。
高空作業(yè)車的行走機(jī)構(gòu)就是通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P(pán)。
工作臂、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、副車架（車架大梁，門(mén)架、支腿等），金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè)車的重要組成部分。高空作業(yè)車的各工作機(jī)構(gòu)的零部件都是安裝或支承在這些金屬結(jié)構(gòu)上的。金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè)車的骨架。它承受高空作業(yè)車的自重以及作業(yè)時(shí)的各種外載荷。
2.1.2 動(dòng)力裝置
動(dòng)力裝置是高空作業(yè)車的動(dòng)力源。通常不再另外設(shè)置動(dòng)力源，而是直接采用汽車底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)作為整車的動(dòng)力源。通常高空作業(yè)車采用變速箱取力方式，通過(guò)安裝在底盤(pán)變速箱側(cè)面的取力器取出發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)液壓油泵向高空作業(yè)裝置供油。取力系統(tǒng)中還設(shè)置控制裝置，在底盤(pán)行駛時(shí)，取力器沒(méi)有輸出，液壓油泵不工作，需要進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，取力器輸出，油泵工作。
2.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定
2.2.1 作業(yè)高度、幅度、速度
圖 2.2 工作示意圖
1. 作業(yè)幅度
作業(yè)幅度是指高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)中心線至作業(yè)臺(tái)外邊緣的水平距離R ，如圖2-1所示。根據(jù)技術(shù)參數(shù)知R=5.0m。
2. 作業(yè)高度
作業(yè)高度是指作業(yè)平臺(tái)底面離地高度與作業(yè)人員手臂所能達(dá)到的平均高度之和。
通常把作業(yè)高度分為最大高度和最大作業(yè)幅度時(shí)的作業(yè)高度H,如圖所示。根據(jù)技術(shù)參數(shù)知，
=15m，H=6.8m.
3. 作業(yè)速度
高空作業(yè)車的作業(yè)速度包括：作業(yè)平臺(tái)的垂直方向起升的平局速度和下降的平均速度，以及作業(yè)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)速度。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB94652-88中的規(guī)定，
取作業(yè)平臺(tái)起升速度 =0.5 ，
取下降速度
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的最大回轉(zhuǎn)速度取 。
2.2.2液壓缸基本參數(shù)確定
1 力學(xué)參數(shù)確定 液壓缸的最大載荷
Ⅰ支臂液壓缸
（1）狀態(tài)一：如圖 2.3所示
圖 2.3 液壓臂工作狀態(tài)一
，，
，
=56387N
（2）狀態(tài)二：如圖 2.4 所示
圖 2.4 液壓工作狀態(tài)二
=0.873
F=-44069N
故可知Ⅰ支臂液壓缸的最大載荷為
Ⅱ支臂液壓缸
如圖 2.5 所示，在圖示狀態(tài)液壓缸受力最大
圖 2.5 Ⅱ支臂液壓缸工作狀態(tài)
=28408N
Ⅲ支臂液壓缸
F=2790.3N
2、兩支臂液壓缸長(zhǎng)度計(jì)算
Ⅰ支臂液壓缸：
完全收回
完全伸出
Ⅱ支臂液壓缸：
完全收回
完全伸出
Ⅲ支臂液壓缸:
完全收回
完全伸出
3、各液壓缸速度
Ⅰ支臂液壓缸:
Ⅱ支臂液壓缸：
Ⅲ支臂液壓缸:
4、 各支臂液壓缸的功率
Ⅰ支臂液壓缸：
Ⅱ支臂液壓缸：
Ⅲ支臂液壓缸:
第3章 高空作業(yè)車副車架設(shè)計(jì)
3.1副車架主要尺寸設(shè)計(jì)
副車架對(duì)主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤(pán)的寬度相同，高度也相同，長(zhǎng)度在底盤(pán)主車架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長(zhǎng)度。其尺寸設(shè)計(jì)如下：
副車架長(zhǎng)度： 4708mm
副車架寬度： 800mm
副車架高度： 240mm
副車架厚度： 160mm
3.2副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核
1、工作時(shí)整車重心作用點(diǎn)的求解
在高空作業(yè)車起升到最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)主車架來(lái)說(shuō)，其整車重心后移。其受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3.1。
xmm
G
F1 F2
圖3.1 受力簡(jiǎn)圖
設(shè)定高空作業(yè)車在額定裝載質(zhì)量下，其前后軸承受的載荷相同，即有：
N
由圖，可以列出：
=2F
求得
2、副車架剪力及彎矩的求解
副車架和主車架通過(guò)U型螺栓相聯(lián)，在額定裝載時(shí)，由主車架重心作用簡(jiǎn)圖及求得的整車重心作用點(diǎn)，可以畫(huà)出額定裝載質(zhì)量時(shí)副車架受力簡(jiǎn)化圖3.2。
G
F
L=4708mm
圖3.2 副車架受力簡(jiǎn)圖
將此時(shí)受力的副車架看為簡(jiǎn)支梁(見(jiàn)下圖3.3)，以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核。由圖3.3，可以列方程組：
圖3.3 副車架等效簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)圖
可求得：
=
=
=59920.7N
即大小為59920.7N，方向與設(shè)定的方向相同。
可求得：
=
=
即大小為18773.79N，方向與設(shè)定的方向相反。
圖3.4 副車架實(shí)際等效梁簡(jiǎn)圖
由以上，可畫(huà)出實(shí)際的副車架等效梁示意圖3.4。
列出彎曲剪力及彎矩方程：
OA段
= = 59920.71 N (0
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